基于功能化有序介孔碳基质的MALDI-TOF MS高通量筛查体液中兴奋剂方法研究

The abuse of doping agents is a growing concern worldwide. However, the existing methods for the detection of doping agents suffer significant drawbacks, such as tedious analytical procedure, low sample throughput, and poor tolerance to matrix interferences. Therefore, it is necessary to develop new techniques for high speed and throughput screening of doping agents. In this proposed study, a series of functionalized ordered mesoporous carbon materials (e.g. ordered mesoporous carbon composites with carbon, gold, and magnetic nanomaterials) will be synthesized and tested as new MALDI matrices. The use of functionalized ordered mesoporous carbon materials can be expected to provide better extraction efficiency, higher selectivity and be more tolerance to matrix interference than conventional materials. Additionally, high-throughput in sample preparation will be achieved by a 96-well plate combined with the magnetic separation technique or by using functionalized ordered mesoporous carbon materials as coatings of the MALDI target. This study can potentially satisfy the requirement of large-scale screening of the athletes in large sports games, and it could also be applied in the fields of drug screening, forensic medicine and clinical diagnosis.

国内外兴奋剂滥用问题日益严重，而现有的兴奋剂检测方法存在预处理复杂、样品处理通量低和抗干扰能力差等缺点，亟需开发快速、高通量的检测方法。基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）具有样品制备简单、快速、高耐盐性、定性准确、高通量等优点，尤其适合兴奋剂的高通量初筛。有序介孔材料具有高比表面积、大吸附容量、良好的光电性质、规则可调的孔道结构等特点，因此有望成为一种优异的MALDI基质。本项目拟制备一系列功能化的有序介孔碳材料（如碳、金属、磁性等纳米材料与有序介孔碳的复合材料）作为MALDI基质，提高萃取的效率、选择性和抗基质干扰能力；进一步利用96孔板结合磁分离技术或将功能化有序介孔碳材料直接作为MALDI靶涂层优化样品前处理方法，提高样品处理通量。此项目的成功完成不仅可以满足大型运动会对运动员进行大规模筛查的需要，同时在药物筛选、法医学、临床诊断等领域也具有广泛的应用前景。

国内外兴奋剂滥用问题严重。为解决现有兴奋剂检测方法面临的样品前处理复杂、通量低和抗干扰能力差等缺陷，本项目围绕功能化修饰有序介孔碳材料在新型固相萃取材料和新型MALDI基质中的应用，结合MALDI-TOF MS技术建立了简单快速、高灵敏、高通量筛查兴奋剂的新方法。主要内容包括：建立基于十八烷基C18功能化的有序介孔碳材（C18-CMK-8）吸附材料的MALDI-TOF MS高通量筛查兴奋剂小分子的新方法；揭示氮掺杂有序介孔碳（N-CMK-3）的新型SELDI探针分析小分子的解吸/电离机制，考察盐浓度、天然有机质及含量、氮掺杂等内外因素对分析性能的影响；研究不同修饰成分和添加氯化铵对有序介孔碳的分析性能的影响。研究结果表明：所制备的功能化有序介孔碳材料是一类优良的MALDI基质，其离子化机理为电子迁移机制（负离子模式）和热相变机制（正电子模式）；所制备的功能化有序介孔碳是一种高效的选择性吸附剂，可有效去除复杂介质的干扰；可以通过氮掺杂、C18、环糊精、壳聚糖和多巴胺等功能化或通过添加氯化铵等方式来增强有序介孔碳的LDI效率和吸附能力从而提高其分析性能；该方法具有前处理简单、高灵敏、高通量和抗干扰能力强等优点，成功地应用于单滴人全血样品中兴奋剂的检测。总之，本项目建立了基于功能化有序介孔碳的MALDI-TOF MS的分析方法体系，为兴奋剂的控制提供了新的检测手段，且在法医学、环境分析等方面具有重要的应用前景。